Linux系统编程实践：进程编程实验结果

●实验目的：

学会fork、vfork函数的使用；

学会调用wait和waitpid函数。

●实验要求：

利用fork函数，编写一应用程序，在程序中创建一子进程，分别在父进程和子进程中打印进程ID；

使用vfork创建一子进程，让子进程睡眠1s，分别在父进程和子进程中打印进程ID，观察父子进程的运行顺序；

编写一应用程序，在程序中创建一子进程，父进程需等待子进程运行结束后才能执行。

●实验器材：

软件：安装了Linux的vmware虚拟机。

硬件：PC机一台。

●实验步骤：

（1）fork函数的使用。

①编写实验代码fork_pid.c。

②编译应用程序fork_pid.c。

用gcc命令编译fork_pid.c后生成可执行文件fork_pid。

③运行应用程序。

④fork函数创建子进程后，父子进程是独立、同时运行的，并没有先后顺序。

（2）vfork创建子进程。

①编写实验代码vfork_pid.c。

②编译应用程序vfork_pid.c。

③运行应用程序。

可以看到，程序运行时会停1 s，然后分别打印出父子进程的ID。也就是说，子进程进来就阻塞1秒，但也没有先去运行父进程，而是让子进程运行完了之后才运行父进程。

（3）进程等待实验。

①编写代码文件wait.c。

②编译应用程序wait.c。

③运行程序wait。

④用fork创建子进程后，父子进程的执行顺序fork函数不能确定。可以用wait函数和waitpid函数使父进程阻塞等待子进程退出，来确保子进程先结束。

●上机报告要求：

1.填写实验中缺失的代码。

2.分析fork（）、vfork（）、wait（）函数原型、功能、参数、返回值的意义。

#include<sys/types.h> /* 提供类型pid_t的定义 */

#include<unistd.h>　/* 提供函数的定义 */

（1）pid_t fork（void）；

功能：当fork（）成功调用后，会创建一个新的进程，它几乎与调用fork（）的进程完全相同。这两个进程都会继续运行，调用者进程从fork（）返回后，还是照常运行。

返回值：fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次。它可能有三种不同的返回值：

在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；

在子进程中，fork返回0；

如果出现错误，fork返回一个负值。fork出错可能有两种原因：①当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno值被设置为EAGAIN。②系统内存不足，这时errno值被设置为ENOMEM。(www.xing528.com)

（2）pid_t vfork（void）；

参数：无

函数说明：

vfork（）调用成功时，其执行结果与fork（）是一样的，除了子进程会立即执行一次exce系统调用，或者调用_exit（）退出。

vfork（）会产生一个新的子进程，其子进程会复制父进程的数据与堆栈空间，并继承父进程的用户代码、组代码、环境变量、已打开的文件代码、工作目录和资源限制等。Linux 使用copy-on-write（COW）技术，只有当其中一进程试图修改欲复制的空间时才会做真正的复制动作。由于这些继承的信息是复制而来的，并非指相同的内存空间，因此子进程对这些变量的修改与父进程并不会同步。此外，子进程不会继承父进程的文件锁定和未处理的信号。注意，Linux不保证子进程会比父进程先执行或晚执行，因此编写程序时要留意死锁或竞争条件的发生。

返回值：如果vfork（）成功，则在父进程会返回新建立的子进程代码（PID），而在新建立的子进程中则返回0；如果vfork 失败，则直接返回-1，失败原因存于errno中。

（3）wait（等待子进程中断或结束）；

表头文件：

#include<sys/types.h>

#include<sys/wait.h>

定义函数：pid_t wait （int * status）；

函数说明：调用wait（）成功，会返回已终止子进程的pid；出错时，返回-1。如果没有子进程终止，调用阻塞，直到有一个子进程终止。如果有一个子进程已经终止了，调用会立即返回。

wait（）会暂时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程结束。如果在调用wait（）时子进程已经结束，则wait（）会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status 返回，而子进程的进程识别码也会一起返回。如果不在意结束状态值，则参数status可以设成NULL。若不为空，那它包含了关于子进程的一些其他信息。子进程的结束状态值请参考waitpid（）。

返回值：如果执行成功，则返回子进程识别码（PID），如果有错误发生则返回-1。失败原因存于errno中。

（4）waitpid（等待子进程中断或结束）；

表头文件：

#include<sys/types.h>

#include<sys/wait.h>

定义函数：pid_t waitpid （pid_t pid， int * status， int options）；

函数说明：waitpid（）会暂时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程结束。如果在调用wait（）时子进程已经结束，则wait（）会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status返回，而子进程的进程识别码也会一起返回。如果不在意结束状态值，则参数status可以设成NULL。

参数pid为欲等待的子进程识别码，其数值意义如下：

pid<-1：等待进程组识别码为pid绝对值的任何子进程。

pid=-1：等待任何子进程，相当于wait（）。

pid=0：等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。

pid>0：等待任何子进程识别码为pid的子进程。

参数option可以为0或下面的OR组合：

WNOHANG：如果没有任何已经结束的子进程，则马上返回，不予以等待。

WUNTRACED：如果子进程进入暂停执行情况，则马上返回，但结束状态不予以理会。

子进程的结束状态返回后存于status，底下有几个宏可判别结束情况：

WIFEXITED（status）：如果子进程正常结束，则为非0值。

WEXITSTATUS（status）：取得子进程exit（）返回的结束代码，一般会先用WIFEXITED来判断是否正常结束才能使用此宏。

WIFSIGNALED（status）：如果子进程是因为信号而结束，则此宏值为真。

WTERMSIG（status）：取得子进程因信号而中止的信号代码，一般会先用 WIFSIGNALED来判断后才使用此宏。

WIFSTOPPED（status）：如果子进程处于暂停执行情况，则此宏值为真。一般只有使用 WUNTRACED时才会有此情况。

WSTOPSIG（status）：取得引发子进程暂停的信号代码，一般会先用WIFSTOPPED来判断后才使用此宏。

如果执行成功，则返回子进程识别码（PID）；如果有错误发生，则返回返回值-1，失败原因存于errno中。